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LCoS:让通信更灵活,让加工更精准,让显示更精彩
发布日期:2026/1/8 4:27:16


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01

   概念萌芽


硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon,LCoS)技术的诞生可追溯至20世纪70年代。当时,电视技术的霸主美国无线电公司旗下的RCA实验室,正在进行意向革命性的探索:如何用液晶显示图像。G.H. Heilmeier(早期LCD研究关键人物)等人设想了一种全新的结构,将液晶直接制作在硅基板上,而硅基板本身集成了控制每个像素开关的晶体管阵列,确立了LCoS的核心思想:将液晶的光学调制特性与CMOS背板的主动寻址能力结合


受限于当时半导体的制造工艺,难以在硅片上制造出高密度、高良率的像素阵列,液晶的封装、对齐、可靠性等都是巨大的难题;并且在同一时期,薄膜晶体管液晶显示(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display,TFT-LCD)技术凭借更简易的结构,展现出更大的潜力,尤其是在小尺寸领域,如计算器、手表等。尽管RCA开创了先河,但最终暂缓了LCoS技术。


02

   技术复兴


进入20世纪90年代,CMOS制造工艺遵循“摩尔定律”飞速发展,使得在硅片上制作高分辨率、小尺寸的像素阵列成为可能;同时,随着大屏幕演示和家庭影院概念的兴起,LCoS在投影领域的应用愈发关注。


这一时期,产业界试图将LCoS商业化,如美国的Displaytech(后被Micron收购)、Aurora Systems、Three-Five Systems等公司开始开发用于投影仪和近眼显示器的微型LCoS面板;日本JVC推出基于LCoS技术的投影仪,命名为D-ILA,索尼也推出SXRD系列投影仪产品。这些里程碑的达成,极大地推动了LCoS技术的成熟与可靠性。


03

   多行业拓展


进入21世纪10年代,科研界与工业界开始将LCoS从显示器件拓展为光场调控器件。这一时期,得益于半导体制造工艺、液晶材料性能和光电驱动电路的持续进步,LCoS的分辨率、响应速度、对比度与可靠性显著提升,为其跨领域应用奠定技术基础。


  • 在显示领域

LCoS从高清投影仪逐步扩展到微显示系统,如AR/VR头戴显示器(HMD)和车载抬头显示(HUD)。其高像素密度与无网格显示优势,使之成为高分辨率、紧凑型显示的主流方案之一。部分厂商推出硅基反射式微显示芯片,实现低功耗、高亮度和高色彩还原的显示性能。


  • 在光通信领域

LCoS的相位可编程特性得到充分利用,成为可调光学器件的核心。以Finisar、贝耐特等企业为代表,推出了基于LCoS的波长选择开关(WSS)可编程光学滤波器(Waveshaper),实现光信号的灵活路由与波长级调控,推动了ROADM网络与灵活光层架构的发展。


  • 在激光加工领域

LCoS空间光调制器能够对入射光束的相位或振幅进行实时动态控制,从而实现光束整形、焦点分布设计、多点加工及能量均匀化等功能。与传统的固定光学元件相比,LCoS方案无需更换硬件,即可通过计算机加载不同相位图样实现多种加工模式,使系统具备极高的灵活性与重复精度。这一特性使其广泛应用于微纳加工、光刻、激光雕刻、玻璃切割、表面微结构制备等高精度场景。

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